La fosfatizzazione è un processo della reazione chimica ed elettrochimica per formare un film chimico di conversione del fosfato, che è chiamato fosfatizzare il film. Lo scopo di fosfatizzazione è pricipalmente di assicurare la protezione per il metallo base e di impedire il metallo corrosione fino ad un certo punto; È usato per l'innesco prima della verniciatura per migliorare la resistenza della corrosione e di adesione del film della pittura; È utilizzato per lubrificazione antifrizione nel processo della lavorazione a freddo del metallo.
1. Spiegazione razionale:
Il processo di fosfatizzazione comprende le reazioni chimiche ed elettrochimiche. Il meccanismo di fosfatizzazione della reazione dei sistemi e dei materiali di fosfatizzazione differenti è complesso. Sebbene gli scienziati abbiano effettuato molta ricerca in questa area, non hanno ancora completamente la hanno capita. Molto tempo fa, il meccanismo di fosfatizzazione di formazione del film è stato descritto semplicemente da un'equazione della reazione chimica:
8Fe+5Me (H2PO4) 2+8H2O+H3PO4Me2Fe (PO4) 2 · 4H2O (membrana) +Me3 (PO4) · ↑ 4H2O (membrana) +7FeHPO4 (sedimento) +8H2
Me sono mn, Zn, ecc. Machu, ecc. ha creduto che l'acciaio immerso in una soluzione ad alta temperatura che contiene l'acido fosforico ed il di-idrogenofosfato formasse un film di fosfatizzazione cristallino composto di giacimenti del fosfato e produce il sedimento dell'idrogeno del ferro del fosfato e l'idrogeno. La spiegazione di questo meccanismo è piuttosto ruvida e non può completamente spiegare il processo filmogeno. Con l'approfondimento graduale della fosfatizzazione della ricerca, oggi, gli studiosi acconsentono che il processo filmogeno di fosfatizzazione pricipalmente consiste di seguenti quattro punti:
①La morsura riduce il H+concentration sulla superficie del metallo base
Fe – 2e→ Fe2+
2H2-+2e→2 [H] (1)
H2
②Agente accelerante (ossidante)
[O] + → [H] [R] +H2O
→ Fe3++ [R] di Fe2++ [O]
Nella formula, [O] è l'acceleratore (ossidante) e [R] è il prodotto di riduzione. Poiché l'acceleratore ossida l'atomo di idrogeno generato al primo punto della reazione, la velocità di reazione (1) è accelerato, che più ulteriormente conduce ad una diminuzione sensibile nel H+concentration sulla superficie di metallo. Allo stesso tempo, Fe2+nella soluzione è ossidato a Fe3+.
③Dissociazione a più stadi di fosfato
H3PO4 H2PO4-+H+ HPO42-+2H+ PO43-+3H- (3)
dovuto la diminuzione sensibile di H+concentration sulla superficie di metallo, l'equilibrio di dissociazione di fosfato a tutti i movimenti dei livelli alla destra ed infine PO43 -.
④Il fosfato precipita e cristallizza nella fosfatizzazione del film
Quando PO43 - dissociato dalla superficie di metallo raggiunge il prodotto di solubilità Ksp costante con gli ioni del metallo (quali Zn2+, Mn2+, Ca2+, Fe2+) in soluzione (interfaccia del metallo), precipitazione del fosfato sarà formato
Zn2++Fe2++PO43-+H2O→Zn2Fe (PO4) 2·4H2O↓ (4)
3Zn2++2PO43-+4H2O=Zn3 (PO4) 2·4H2O↓ (5)
Fosfatizzi la precipitazione e le molecole di acqua formano insieme la fosfatizzazione del nucleo di cristallo, che continua a svilupparsi nella fosfatizzazione dei grani ed i grani innumerevoli sono impilati molto attentamente per formare un film di fosfatizzazione metafisico.
La reazione secondaria della precipitazione del fosfato formerà la fosfatizzazione del sedimento
Fe3++PO43-=FePO4 (6)
Il meccanismo di cui sopra può non solo spiegare il processo filmogeno di fosfatizzazione della serie del calcio di serie dello zinco, di serie del manganese e dello zinco, ma anche guidare la progettazione di fosfatizzazione la formula e del processo. Dal meccanismo di cui sopra, può essere visto che gli ossidanti appropriati possono migliorare la velocità della reazione (2); Abbassi H+concentration può fare l'equilibrio di dissociazione della reazione di dissociazione del fosfato (3) più facilmente muoversi verso la destra dissociare PO43 -; Se c'è grippaggio attivo della superficie del punto sulla superficie di metallo, la reazione della precipitazione (4) (5) può formare i nuclei della precipitazione del fosfato senza troppa soprasaturazione; La generazione di fosfatizzazione del sedimento dipende dalla reazione (1) e reazione (2). L'alta concentrazione di soluzione di H+in e di forte acceleratore aumenterà il sedimento. Di conseguenza, nella formula di fosfatizzazione reale e nell'implementazione trattata, la superficie è: un forte acceleratore appropriato (ossidante); Rapporto ad alta acidità (acido libero relativamente basso, cioè H+concentration); La regolazione della superficie di metallo per avere un punto attivo può migliorare la velocità di fosfatizzazione della reazione e può formare rapidamente un film ad una temperatura più insufficiente. Di conseguenza, il meccanismo di cui sopra è seguito generalmente nella progettazione della formula di fosfatizzazione rapida di bassa temperatura ed il forte acceleratore, il rapporto ad alta acidità, il processo di adeguamento di superficie, ecc. sono selezionati.
Circa la fosfatizzazione del sedimento. Poiché il sedimento di fosfatizzazione è pricipalmente FePO4, la quantità di Fe3+must essere ridotto per ridurre la quantità di sedimento. Cioè due metodi sono adottati: riduca il H+concentration di fosfatizzazione della soluzione (acidità libera bassa) per ridurre l'ossidazione di Fe2+to Fe3+.
Il meccanismo di fosfatizzazione di zinco e di alluminio è basicamente lo stesso come sopra. La velocità di fosfatizzazione del materiale dello zinco è veloce ed il film di fosfatizzazione è composto soltanto di fosfato dello zinco e c'è poco sedimento. Generalmente, più composti di fluoro si aggiungono alla fosfatizzazione di alluminio per formare AlF3 e AlF63 -. Il meccanismo di polimerizzazione di fosfatizzazione di alluminio di punto è basicamente lo stesso come sopra.
2. Fosfatizzazione della classificazione
Ci sono molti metodi di classificazione per fosfatizzare, ma sono classificati generalmente secondo la fosfatizzazione del sistema filmogeno, fosfatizzando lo spessore di film, fosfatizzando la temperatura ed il tipo dell'acceleratore.
2,1 classificazione secondo la fosfatizzazione del sistema del film
Secondo il sistema filmogeno di fosfatizzazione, pricipalmente è diviso in sei categorie: sistema dello zinco, sistema del calcio dello zinco, sistema del manganese dello zinco, sistema del manganese, sistema del ferro e sistema amorfo del ferro.
Le componenti principali di zinco che fosfatizzano la soluzione del bagno sono: Zn2+, H2PO3 -, NO3 -, H3PO4, accelerante, ecc. La composizione principale del film di fosfatizzazione formato (parti d'acciaio): Zn3 (po4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O. I grani fosfatizzati sono dentritici, aciculari e porosi. È ampiamente usato per l'innesco prima di lubrificazione di verniciatura, anticorrosiva e della lavorazione a freddo dell'antifrizione.
Le componenti principali del calcio dello zinco che fosfatizzano la soluzione del bagno sono: Zn2+, Ca2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 ed altri additivi. La composizione principale di fosfatizzazione del film (parti d'acciaio): Zn2Ca (PO4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O. I grani fosfatizzati sono granelli compatti (a volte con il grande ago come i grani) con pochi pori. È usato per l'innesco ed anticorrosivo prima della verniciatura.
La composizione principale del manganese dello zinco che fosfatizza la soluzione del bagno: Zn2+, Mn2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 ed altri additivi. La composizione principale del film di fosfatizzazione: Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O, (mn, Fe) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O. I grani di fosfatizzazione sono nella forma di cristallo mista dentritica dell'ago granulare con pochi pori. È ampiamente usata per l'innesco prima di lubrificazione di verniciatura, anticorrosiva ed antifrizione durante la lavorazione a freddo.
La composizione principale di manganese che fosfatizza la soluzione del bagno: Mn2+, NO3 -, H2PO4, H3PO4 ed altri additivi. La composizione principale di fosfatizzazione del film formata sulle parti d'acciaio: (Mn, Fe) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O. Il film di fosfatizzazione è spesso con pochi pori ed i grani di fosfatizzazione sono densi. È ampiamente usato nella lubrificazione della lavorazione a freddo ed anticorrosiva dell'antifrizione.
La composizione principale di ferro che fosfatizza la soluzione del bagno: Fe2+, H2PO4, H3PO4 ed altri additivi. La composizione principale del film di fosfatizzazione (pezzo in lavorazione d'acciaio): Fe5H2 (PO4) 4 · 4H2O. Il film di fosfatizzazione è spesso, la temperatura di fosfatizzazione è alta, il tempo del trattamento è lungo, il film ha molti pori ed i grani di fosfatizzazione sono granulari. È usato per lubrificazione della lavorazione a freddo ed anticorrosiva dell'antifrizione.
Le componenti principali di ferro amorfo che fosfatizzano la soluzione del bagno: Na+ (NH4+), H2PO4, H3PO4, MoO4 - (ClO3 -, NO3 -) ed altri additivi. La composizione principale di fosfatizzazione del film (parti d'acciaio): Fe3 (PO4) 2 · 8H2O, Fe2O3. Il film di fosfatizzazione è sottile e la micro struttura del film è distribuzione planare della fase amorfa, che è usata soltanto per l'innesco prima della verniciatura.
2,2 classificazione secondo lo spessore di fosfatizzazione del film
Secondo lo spessore di fosfatizzazione del film (peso di fosfatizzazione del film), può essere diviso in quattro tipi: sotto peso massimo leggero, leggero, sotto e peso massimo. Il peso del film leggero secondario è soltanto 0.1~1.0g/m2. Generalmente, è sistema amorfo del ferro che fosfatizza il film, che è usato soltanto per l'innesco prima della verniciatura, particolarmente per i pezzi in lavorazione deformi grandi. Il film leggero pesa 1.1~4.5 g/m2 ed è ampiamente usato per l'innesco prima della verniciatura, ma più di meno utilizzato nelle industrie di trasformazione anticorrosive e fredde. Lo spessore di sotto film di fosfatizzazione pesante è 4,6 ~ 7,5 g/m2. dovuto il grande peso del film, il film è spesso (generally>3 μ m) più di meno è usato come l'iniettore prima della verniciatura (usata soltanto come l'iniettore prima della verniciatura per le parti d'acciaio basicamente non deformate) e può essere usato affinchè la prevenzione di corrosione e l'elaborazione fredda riduca l'attrito e la lubrificazione. Il film pesante pesa più di 7,5 g/m2 e non è usato come iniettore prima della verniciatura. È ampiamente usato per anticorrosivo e lavorazione a freddo.
2,3 classificazione secondo la fosfatizzazione della temperatura di trattamento
Secondo la temperatura del trattamento, può essere diviso nella temperatura normale, nella bassa temperatura, nella temperatura media e nella temperatura elevata. La fosfatizzazione normale della temperatura non è non fosfatizzazione di riscaldamento. La temperatura generale del trattamento di fosfatizzazione di bassa temperatura è ℃ 30-45. La fosfatizzazione media della temperatura è generalmente ℃ 60~70. La fosfatizzazione ad alta temperatura è generalmente maggior del ℃ 80. Il metodo stesso di divisione della temperatura non è rigoroso. A volte ci sono la sotto temperatura media e metodi ad alta temperatura del sottomarino, secondo i desideri di ogni persona, ma il metodo di cui sopra di divisione è seguito generalmente.
2,4 classificazione secondo il tipo dell'acceleratore
Poiché ci sono soltanto alcuni generi di fosfatizzazione degli acceleranti, è utile capire la soluzione del bagno secondo il tipo di acceleranti. La temperatura di fosfatizzazione del trattamento può essere determinata generalmente secondo il tipo di accelerante, per esempio, l'accelerante NO3 è pricipalmente fosfatizzazione media della temperatura. Gli acceleratori pricipalmente sono divisi nel tipo del nitrato, nel tipo del nitrito, nel tipo del clorato, nel tipo organico del nitruro, nel tipo del molibdato ed in altri tipi principali. Ogni tipo dell'acceleratore può essere usato insieme ad altri acceleratori e ci sono molte serie del ramo. Il tipo del nitrato include: NO3 - tipo, NO3 - /NO2 - (tipo autogeno). I tipi del clorato includono: ClO3 -, ClO3 - /NO3 -, ClO3 - /NO2 -. Il nitrito include: nitroguanidine R - NO2 - /ClO3 -. Il tipo del molibdato include MoO4 -, MoO4 - /ClO3 -, MoO4 - /NO3 -.
Ci sono molti modi classificare la fosfatizzazione, per esempio, può essere divisa nelle parti d'acciaio, nelle parti di alluminio, nelle parti dello zinco e nelle parti miste da materiale.
un pretrattamento di 2、 prima della fosfatizzazione
In generale, fosfatizzare il trattamento richiede che la superficie del pezzo in lavorazione dovrebbe essere superficie di metallo pulita (eccezione fatta per due in una, in tre in uno ed in quattro in uno). Prima della fosfatizzazione, i pezzi in lavorazione devono essere pretrattati per rimuovere l'adeguamento di superficie del grasso, della ruggine, del pelle dell'ossido e. In particolare, la fosfatizzazione per l'innesco prima della pittura richiede l'adeguamento di superficie di fare la superficie di metallo ha determinata «attività», in modo da ottenere un uniforme, film di fosfatizzazione fine e denso e soddisfa le richieste del miglioramento della resistenza della corrosione e di adesione del film della pittura. Di conseguenza, fosfatizzare il pretrattamento è la base per ottenere il film di fosfatizzazione di alta qualità.
1. sgrassi
Lo scopo di rimozione del grasso è di rimuovere il grasso e la sporcizia grassa sulla superficie del pezzo in lavorazione. Compreso il metodo meccanico ed il metodo chimico. Il metodo meccanico pricipalmente comprende la spazzolatura manuale, brillamento di sabbia e la granigliatura, la combustione della fiamma, il metodo chimico ecc. pricipalmente comprendono la pulizia solvente, la pulizia acida dell'agente di sgrassatura, la forte pulizia alcalina della soluzione e la pulizia alcalina bassa dell'agente di sgrassatura. Seguire descrive il processo di sgrassamento chimico.
1,1 pulizia solvente
Il metodo solvente è usato generalmente per rimuovere il grasso con il metodo non infiammabile del vapore del halohydrocarbon o il metodo di emulsionificazione. Il metodo più comune è di usare il vapore del tricloroetano, del tricloroetilene e del percloroetilene per rimuovere il grasso. Il vapore che sgrassa è veloce, efficiente, pulito ed accurato ed ha un effetto molto buon di rimozione su tutti i tipi di su petrolio e di grasso. L'aggiunta della una certa quantità emulsione negli idrocarburi clorurati ha buon effetto sia nell'inzuppamento che nella spruzzatura. dovuto la tossicità degli alogeni clorurati e di alta temperatura della vaporizzazione come pure l'aspetto di nuovi agenti di sgrassatura alcalini bassi a base d'acqua, di vapore solvente e dei metodi di sgrassamento della lozione ora sono usati raramente.